JP2000098488A - 照明光学装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光路長を短くすることができ、小型で、効率
の高い集光が可能なマルチレンズアレイを用いた照明光
学装置の実現を課題とする。 【解決手段】 光源ランプ１と、複数の集光レンズから
構成され光源からの出射光を集光し複数の像を形成する
第１のレンズアレイ１１と、この第１のレンズアレイ１
１が形成する複数の像の近傍に置かれる複数の集光レン
ズから構成される第２のレンズアレイ１２と、第１のレ
ンズアレイ１１が形成し第２のレンズアレイ１２を透過
した複数の像を相似形状に同一位置に重ねあわせて集光
する複数の集光レンズ２１、２２、２３からなる集光レ
ンズ系とを具備する照明光学装置において、集光レンズ
系を構成する複数の集光レンズ２１、２２、２３のなか
に入射した平行光を発散するような負のパワーを持つ面
を有する集光レンズ２３を少なくとも１つは設ける。
の高い集光が可能なマルチレンズアレイを用いた照明光
学装置の実現を課題とする。 【解決手段】 光源ランプ１と、複数の集光レンズから
構成され光源からの出射光を集光し複数の像を形成する
第１のレンズアレイ１１と、この第１のレンズアレイ１
１が形成する複数の像の近傍に置かれる複数の集光レン
ズから構成される第２のレンズアレイ１２と、第１のレ
ンズアレイ１１が形成し第２のレンズアレイ１２を透過
した複数の像を相似形状に同一位置に重ねあわせて集光
する複数の集光レンズ２１、２２、２３からなる集光レ
ンズ系とを具備する照明光学装置において、集光レンズ
系を構成する複数の集光レンズ２１、２２、２３のなか
に入射した平行光を発散するような負のパワーを持つ面
を有する集光レンズ２３を少なくとも１つは設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明光学装置に関
し、特に空間光変調素子を用いたプロジェクタ装置等に
用いることのできる照明光学装置に関する。
し、特に空間光変調素子を用いたプロジェクタ装置等に
用いることのできる照明光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プロジェクタ装置においては、画面全体
に同一レベルの信号を入力した場合、スクリーンでも画
面輝度分布が一定であることが求められる。このように
スクリーン上の輝度が均一であることを画面ユニフォー
ミティが高いと言い、高品質な画質を達成する上で、重
要な項目の一つである。
に同一レベルの信号を入力した場合、スクリーンでも画
面輝度分布が一定であることが求められる。このように
スクリーン上の輝度が均一であることを画面ユニフォー
ミティが高いと言い、高品質な画質を達成する上で、重
要な項目の一つである。
【０００３】一般的に光源は、発光部分に輝度むらを持
つのが普通である。今、光源の発光部分からの光を、画
像信号を入力する空間光変調素子に結像させ、投影レン
ズにより空間光変調素子の像をスクリーン上に結像させ
る空間光変調素子を用いたプロジェクタ装置のような構
成を考える。このような光学系を用いた場合、このまま
の構成では発光部分の輝度むらが、スクリーン上にその
まま映し出されることになり、画面ユニフォーミティを
高くすることができない。
つのが普通である。今、光源の発光部分からの光を、画
像信号を入力する空間光変調素子に結像させ、投影レン
ズにより空間光変調素子の像をスクリーン上に結像させ
る空間光変調素子を用いたプロジェクタ装置のような構
成を考える。このような光学系を用いた場合、このまま
の構成では発光部分の輝度むらが、スクリーン上にその
まま映し出されることになり、画面ユニフォーミティを
高くすることができない。
【０００４】これを改善するために、光源から空間光変
調素子までの光学系（照明光学系とよぶ）内に、空間光
変調素子を均一に照明できるような光学素子の構成を設
ける必要がある。このような光学素子は、一般的にライ
トインテグレータと呼ばれる。ライトインテグレータに
はマルチレンズアレイ（以下ＭＬＡと略す）もしくはフ
ライアイレンズと呼ばれるものを用いるものと、透明ロ
ツドを用いるものとの２種類のものが一般的に知られて
いる。本発明は、このうちＭＬＡを用いたものに関す
る。ＭＬＡは小さなレンズを空間的に複数ならべて、空
間光変調素子上にこれらのレンズからの光を重ねあわせ
ることで均一に照明することを狙ったものである。
調素子までの光学系（照明光学系とよぶ）内に、空間光
変調素子を均一に照明できるような光学素子の構成を設
ける必要がある。このような光学素子は、一般的にライ
トインテグレータと呼ばれる。ライトインテグレータに
はマルチレンズアレイ（以下ＭＬＡと略す）もしくはフ
ライアイレンズと呼ばれるものを用いるものと、透明ロ
ツドを用いるものとの２種類のものが一般的に知られて
いる。本発明は、このうちＭＬＡを用いたものに関す
る。ＭＬＡは小さなレンズを空間的に複数ならべて、空
間光変調素子上にこれらのレンズからの光を重ねあわせ
ることで均一に照明することを狙ったものである。
【０００５】図５に、ＭＬＡ素子の概略図を示す。ＭＬ
Ａは、図のように、レンズを複数組み合わせたものであ
る。この図では片面に曲率を持ち、もう一面は平面とし
て示されているが、両面ともに凸レンズ形状にしたもの
なども実現できる。個々のレンズの形状は図では矩形形
状であるが必ずしもこれに限られるものではない。図
６、図７にＭＬＡを用いた従来の照明光学系を示す。以
下、従来のＭＬＡを用いた照明光学系の動作について説
明する。
Ａは、図のように、レンズを複数組み合わせたものであ
る。この図では片面に曲率を持ち、もう一面は平面とし
て示されているが、両面ともに凸レンズ形状にしたもの
なども実現できる。個々のレンズの形状は図では矩形形
状であるが必ずしもこれに限られるものではない。図
６、図７にＭＬＡを用いた従来の照明光学系を示す。以
下、従来のＭＬＡを用いた照明光学系の動作について説
明する。
【０００６】ＭＬＡ照明光学系では、第１ＭＬＡ１１の
各レンズの像を、空間光変調素子３１などの対象物上に
重ねあわせて投影する。第１ＭＬＡ１１の段階で、空間
的に輝度むらが存在しても、分割して重ねあわせること
によって、ユニフォーミティを改善することができる。
第１ＭＬＡ１１での各レンズの像を、空間光変調素子上
に投影するので、効率よく照明を行うために、第１ＭＬ
Ａ１１の各レンズは、空間光変調素子３１と相似、もし
くは相似に近い形状にする必要がある。第１ＭＬＡ１１
に含まれる複数のレンズを空間光変調素子３１に投影す
る際の集光レンズ２１、２２として、同じレンズ系を共
用するために、一般的に第１ＭＬＡ１１に含まれる各レ
ンズは同一形状にする。
各レンズの像を、空間光変調素子３１などの対象物上に
重ねあわせて投影する。第１ＭＬＡ１１の段階で、空間
的に輝度むらが存在しても、分割して重ねあわせること
によって、ユニフォーミティを改善することができる。
第１ＭＬＡ１１での各レンズの像を、空間光変調素子上
に投影するので、効率よく照明を行うために、第１ＭＬ
Ａ１１の各レンズは、空間光変調素子３１と相似、もし
くは相似に近い形状にする必要がある。第１ＭＬＡ１１
に含まれる複数のレンズを空間光変調素子３１に投影す
る際の集光レンズ２１、２２として、同じレンズ系を共
用するために、一般的に第１ＭＬＡ１１に含まれる各レ
ンズは同一形状にする。
【０００７】第２ＭＬＡ１２は、第１ＭＬＡ１１の焦点
近傍におかれる。第２ＭＬＡ１２は、第１ＭＬＡ１１の
複数のレンズによって分割された光束のそれぞれに対応
するように設置される。第２ＭＬＡ１２は第１ＭＬＡ１
１のように、必ずしも空間光変調素子３１と相似形であ
る必要はない。第２ＭＬＡ１２と液晶素子などの空間光
変調素子３１の間には、集光レンズ系２１、２２がおか
れる。図６のように、集光レンズ系に一枚のレンズ２１
を用いた場合、空間光変調素子３１に入射する光は、テ
レセントリックにならない。多くのプロジェクタでは空
間光変調素子３１に入射する光が、テレセントリックで
あることを要求するため、図７のように、パネル直前に
フィールドレンズと呼ばれる集光レンズ２（２２）をお
き、主光線を曲げてやることで、テレセントリック光学
系を実現する。
近傍におかれる。第２ＭＬＡ１２は、第１ＭＬＡ１１の
複数のレンズによって分割された光束のそれぞれに対応
するように設置される。第２ＭＬＡ１２は第１ＭＬＡ１
１のように、必ずしも空間光変調素子３１と相似形であ
る必要はない。第２ＭＬＡ１２と液晶素子などの空間光
変調素子３１の間には、集光レンズ系２１、２２がおか
れる。図６のように、集光レンズ系に一枚のレンズ２１
を用いた場合、空間光変調素子３１に入射する光は、テ
レセントリックにならない。多くのプロジェクタでは空
間光変調素子３１に入射する光が、テレセントリックで
あることを要求するため、図７のように、パネル直前に
フィールドレンズと呼ばれる集光レンズ２（２２）をお
き、主光線を曲げてやることで、テレセントリック光学
系を実現する。
【０００８】ここで簡単にテレセントリック系について
説明する。テレセントリック系は簡単にいうと入射瞳ま
たは射出瞳のどちらかが無限円に位置する光学系であ
る。図１１に示すように、開口絞り２を像空間の後側焦
点もしくは物体空間の前側焦点６に置くと、それぞれに
対応してすべての主光線（開口絞りの中心を通る光線）
７は物体空間もしくは像空間で光軸８に平行になる。こ
れにより、テレセントリック系では物体面や像面の位置
の誤差が撮影や測定される像の大きさの誤差に与える影
響が少なくなる。液晶素子などの空間光変調素子を用い
たプロジェクタ装置においても、空間光変調素子の位置
の誤差や光線の角度などによって、像の歪みやぼけや輝
度むら、色むら等が発生しないためには光学系がテレセ
ントリック系である必要がある。
説明する。テレセントリック系は簡単にいうと入射瞳ま
たは射出瞳のどちらかが無限円に位置する光学系であ
る。図１１に示すように、開口絞り２を像空間の後側焦
点もしくは物体空間の前側焦点６に置くと、それぞれに
対応してすべての主光線（開口絞りの中心を通る光線）
７は物体空間もしくは像空間で光軸８に平行になる。こ
れにより、テレセントリック系では物体面や像面の位置
の誤差が撮影や測定される像の大きさの誤差に与える影
響が少なくなる。液晶素子などの空間光変調素子を用い
たプロジェクタ装置においても、空間光変調素子の位置
の誤差や光線の角度などによって、像の歪みやぼけや輝
度むら、色むら等が発生しないためには光学系がテレセ
ントリック系である必要がある。
【０００９】カラー映像を処理するため、空間光変調素
子を３枚用いる場合では、各空間光変調素子に光の３源
色をそれぞれ照明することになる。これは、一般的には
図８のように、集光レンズ系２１〜２４内に色分解ミラ
ー４１、４２を入れることで、光を波長によって分解す
る。ランプ１から空間光変調素子３１〜３３までの距離
は、２色の空間光変調素子３１、３２については同じに
できるが、もう１色については、リレーレンズ８１を用
いて集光する。
子を３枚用いる場合では、各空間光変調素子に光の３源
色をそれぞれ照明することになる。これは、一般的には
図８のように、集光レンズ系２１〜２４内に色分解ミラ
ー４１、４２を入れることで、光を波長によって分解す
る。ランプ１から空間光変調素子３１〜３３までの距離
は、２色の空間光変調素子３１、３２については同じに
できるが、もう１色については、リレーレンズ８１を用
いて集光する。
【００１０】液晶素子のように偏光を用いる、空間光変
調素子と、放電ランプのように非偏光を発する光源を用
いるプロジェクタでは、第２ＭＬＡ１２付近に、偏光ビ
ームスブリッタと波長板をおき、偏光成分を変化させる
偏光変換を用いることもよくおこなわれる。この場合に
おいてもＭＬＡの光学系はほぼ同等である。
調素子と、放電ランプのように非偏光を発する光源を用
いるプロジェクタでは、第２ＭＬＡ１２付近に、偏光ビ
ームスブリッタと波長板をおき、偏光成分を変化させる
偏光変換を用いることもよくおこなわれる。この場合に
おいてもＭＬＡの光学系はほぼ同等である。
【００１１】以上従来のＭＬＡを用いた照明光学系を説
明した。以下にこの方式の問題点をあげる。図６〜図８
の場合のいずれも、第２ＭＬＡ１２から空間光変調素子
３１〜３３までの距離が長い。これは図８のように、空
間光変調素子を３枚用い、色分解ミラー４１、４２を配
置するような場合には都合がいい。しかし、図６、図７
に示す空間光変調素子３１を一枚のみ用いる場合には、
プロジェクタ装置が大きくなってしまうという問題があ
る。
明した。以下にこの方式の問題点をあげる。図６〜図８
の場合のいずれも、第２ＭＬＡ１２から空間光変調素子
３１〜３３までの距離が長い。これは図８のように、空
間光変調素子を３枚用い、色分解ミラー４１、４２を配
置するような場合には都合がいい。しかし、図６、図７
に示す空間光変調素子３１を一枚のみ用いる場合には、
プロジェクタ装置が大きくなってしまうという問題があ
る。
【００１２】また、３枚の空間光変調素子を用いる場
合、色分解もテレセントリック光学系で行おうとするこ
とを考える。図８の例では、色分解部分がテレセントリ
ック光学系ではないため、色分解するときに空間光変調
素子上で輝度むら、色むらが発生する可能性がある。図
８の集光レンズ１（２１）と集光レンズ２（２２）の間
に色分解ミラー１（４１）、色分解ミラー２（４２）が
あるため、テレセントリックで色分解していない。
合、色分解もテレセントリック光学系で行おうとするこ
とを考える。図８の例では、色分解部分がテレセントリ
ック光学系ではないため、色分解するときに空間光変調
素子上で輝度むら、色むらが発生する可能性がある。図
８の集光レンズ１（２１）と集光レンズ２（２２）の間
に色分解ミラー１（４１）、色分解ミラー２（４２）が
あるため、テレセントリックで色分解していない。
【００１３】テレセントリック光学系でないところで色
分解を行う場合の問題の発生を図９に示す。空間光変調
素子３１の異なる位置に入射する光束では、色分解ミラ
ー４１に入射する角度が異なっている。図９の例では、
図の上下で、色分解ミラー４１に入射する角度が違って
いる。色分解ミラー４１などの、光の干渉を利用する光
学素子では、素子へ入射する角度により、透過、反射特
性が変化する。そのために図９では、空間光変調素子３
１の位置に到達する光の波長が、場所により異なるよう
になり、スクリーン上で色むらを生じるようになるおそ
れがある。色分解、合成をテレセントリックで行うには
図１０のように、集光レンズ系２１、２２のレンズと、
空間光変調素子３１までの距離を大きくとる必要があ
る。このような光学系にした場合、ＭＬＡ照明光学系の
光路長は増大し、プロジェクタ装置の大きさがさらに大
きくなる欠点が生じる。
分解を行う場合の問題の発生を図９に示す。空間光変調
素子３１の異なる位置に入射する光束では、色分解ミラ
ー４１に入射する角度が異なっている。図９の例では、
図の上下で、色分解ミラー４１に入射する角度が違って
いる。色分解ミラー４１などの、光の干渉を利用する光
学素子では、素子へ入射する角度により、透過、反射特
性が変化する。そのために図９では、空間光変調素子３
１の位置に到達する光の波長が、場所により異なるよう
になり、スクリーン上で色むらを生じるようになるおそ
れがある。色分解、合成をテレセントリックで行うには
図１０のように、集光レンズ系２１、２２のレンズと、
空間光変調素子３１までの距離を大きくとる必要があ
る。このような光学系にした場合、ＭＬＡ照明光学系の
光路長は増大し、プロジェクタ装置の大きさがさらに大
きくなる欠点が生じる。
【００１４】以上のように、従来のＭＬＡ照明光学系で
は、テレセントリック光学系を維持しようとすると光路
長が大きくなるという欠点がある。この欠点は光学機器
のサイズの増大につながっている。
は、テレセントリック光学系を維持しようとすると光路
長が大きくなるという欠点がある。この欠点は光学機器
のサイズの増大につながっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
ＭＬＡ照明光学装置ではテレセントリック光学系を維持
し色むらや輝度むらを避けようとすると、光路長が長く
なって装置が大型になるという欠点があった。
ＭＬＡ照明光学装置ではテレセントリック光学系を維持
し色むらや輝度むらを避けようとすると、光路長が長く
なって装置が大型になるという欠点があった。
【００１６】本発明は、比較的簡単な方法でこの点を解
決して、光路長を短くすることができ、小型で、効率の
高い集光が可能なマルチレンズアレイ（ＭＬＡ）を用い
た照明光学装置の実現を課題とする。
決して、光路長を短くすることができ、小型で、効率の
高い集光が可能なマルチレンズアレイ（ＭＬＡ）を用い
た照明光学装置の実現を課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、光源と、複数の集光レンズから構成され
前記光源からの出射光を集光し複数の像を形成する第１
のレンズアレイと、この第１のレンズアレイが形成する
複数の像の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成さ
れる第２のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイが
形成し前記第２のレンズアレイを透過した複数の像を相
似形状に同一位置に重ねあわせて集光する複数の集光レ
ンズからなる集光レンズ系とを具備する照明光学装置に
おいて、前記集光レンズ系を構成する複数の集光レンズ
のなかに入射した平行光を発散するような負のパワーを
持つ面を有する集光レンズを少なくとも１つは具備する
ことを特徴とする。
め、本発明は、光源と、複数の集光レンズから構成され
前記光源からの出射光を集光し複数の像を形成する第１
のレンズアレイと、この第１のレンズアレイが形成する
複数の像の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成さ
れる第２のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイが
形成し前記第２のレンズアレイを透過した複数の像を相
似形状に同一位置に重ねあわせて集光する複数の集光レ
ンズからなる集光レンズ系とを具備する照明光学装置に
おいて、前記集光レンズ系を構成する複数の集光レンズ
のなかに入射した平行光を発散するような負のパワーを
持つ面を有する集光レンズを少なくとも１つは具備する
ことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる照明光学装
置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１に、本
発明の照明光学装置の一実施の形態の模式図を示す。図
１において、１１は第１ＭＬＡ、１２は第２ＭＬＡ、２
１は集光レンズ１、２２は集光レンズ２、２３は集光レ
ンズ３、３１は空間変調素子である。本実施の形態では
ＭＬＡ１１、１２を用いた照明光学系の集光レンズ２１
〜２３のなかに凹レンズを使うことで、照明光学系の光
路長を短くするすることを狙ったものである。図４に示
した従来のＭＬＡ１１、１２を用いた照明光学系では２
枚の凸レンズを用いていた。それに対して、本実施の形
態では、一枚目の凸レンズ（集光レンズ１）２１の光線
を屈折するパワーを強くし、２枚目に凹レンズ（集光レ
ンズ３）２３を挿入し、３枚目の凸レンズ（集光レンズ
２）２２で、物体に集光するようにしている。
置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１に、本
発明の照明光学装置の一実施の形態の模式図を示す。図
１において、１１は第１ＭＬＡ、１２は第２ＭＬＡ、２
１は集光レンズ１、２２は集光レンズ２、２３は集光レ
ンズ３、３１は空間変調素子である。本実施の形態では
ＭＬＡ１１、１２を用いた照明光学系の集光レンズ２１
〜２３のなかに凹レンズを使うことで、照明光学系の光
路長を短くするすることを狙ったものである。図４に示
した従来のＭＬＡ１１、１２を用いた照明光学系では２
枚の凸レンズを用いていた。それに対して、本実施の形
態では、一枚目の凸レンズ（集光レンズ１）２１の光線
を屈折するパワーを強くし、２枚目に凹レンズ（集光レ
ンズ３）２３を挿入し、３枚目の凸レンズ（集光レンズ
２）２２で、物体に集光するようにしている。
【００１９】図１にそって、本発明の原理を説明する。
本発明では、空間光変調素子３１に、従来方法と同じ角
度、同じ大きさで光を照明するように考える。ＭＬＡ１
１、１２では、一番端のエレメントから出る光線と真ん
中から出る光線で代表にして考えを進めればよい。
本発明では、空間光変調素子３１に、従来方法と同じ角
度、同じ大きさで光を照明するように考える。ＭＬＡ１
１、１２では、一番端のエレメントから出る光線と真ん
中から出る光線で代表にして考えを進めればよい。
【００２０】図４に示した従来の照明光学系では、凸レ
ンズ、すなわち＋のパワーを持つレンズ要素（集光レン
ズ１、集光レンズ２）２１、２２を２枚用いて、照明し
ている。それに対し本発明では＋−＋の３つのパワーを
持つレンズ要素２１、２２、２３を用いるようにする。
しかも、図４の場合と同じ角度、同じ大きさで照明する
ようにするため、本実施の形態では２枚の凸レンズ２
１、２２の＋のパワーを、図４に示す従来の方法の２枚
の凸レンズ２１、２２の＋のパワーより強くする。この
強くした分を、−のパワーをもつレンズ２３を用いて、
空間光変調素子３１に対して、同じ大きさ、同じ角度で
照明するようにする。このとき、途中で光線が折れ曲が
ることになるので、短い距離ですむことがわかる。これ
によって、本発明は、短光路化を達成することができ、
照明光学装置およびそれを用いたプロジェクタ装置等を
小型に形成することができる。
ンズ、すなわち＋のパワーを持つレンズ要素（集光レン
ズ１、集光レンズ２）２１、２２を２枚用いて、照明し
ている。それに対し本発明では＋−＋の３つのパワーを
持つレンズ要素２１、２２、２３を用いるようにする。
しかも、図４の場合と同じ角度、同じ大きさで照明する
ようにするため、本実施の形態では２枚の凸レンズ２
１、２２の＋のパワーを、図４に示す従来の方法の２枚
の凸レンズ２１、２２の＋のパワーより強くする。この
強くした分を、−のパワーをもつレンズ２３を用いて、
空間光変調素子３１に対して、同じ大きさ、同じ角度で
照明するようにする。このとき、途中で光線が折れ曲が
ることになるので、短い距離ですむことがわかる。これ
によって、本発明は、短光路化を達成することができ、
照明光学装置およびそれを用いたプロジェクタ装置等を
小型に形成することができる。
【００２１】本発明の他の実施の形態の模式図を図２に
示す。図２で１１は第１ＭＬＡ、１２は第２ＭＬＡ、２
１は集光レンズ１、２５は集光レンズ２、３１は空間変
調素子である。本発明は、平行光線が広がるような屈折
を行うレンズ、すなわち負のパワーを持つレンズを使用
した集光レンズ系を備えたＭＬＡ照明光学系を構成する
のが手法である。そのため、先の図１の実施の形態では
３枚のレンズを用いたが、図２に示すように、本実施の
形態では、一面が負のパワーを一面が正のパワーを持つ
集光レンズ２（２５）を用いている。このようにすると
集光レンズ２１、２５は２枚であるが、パワーとして＋
−＋の配置を持ったものを実現することができる。この
場合、集光レンズ２（２５）は負のパワーを持つ面を有
しておれば、必ずしも凹レンズである必要はない。
示す。図２で１１は第１ＭＬＡ、１２は第２ＭＬＡ、２
１は集光レンズ１、２５は集光レンズ２、３１は空間変
調素子である。本発明は、平行光線が広がるような屈折
を行うレンズ、すなわち負のパワーを持つレンズを使用
した集光レンズ系を備えたＭＬＡ照明光学系を構成する
のが手法である。そのため、先の図１の実施の形態では
３枚のレンズを用いたが、図２に示すように、本実施の
形態では、一面が負のパワーを一面が正のパワーを持つ
集光レンズ２（２５）を用いている。このようにすると
集光レンズ２１、２５は２枚であるが、パワーとして＋
−＋の配置を持ったものを実現することができる。この
場合、集光レンズ２（２５）は負のパワーを持つ面を有
しておれば、必ずしも凹レンズである必要はない。
【００２２】本発明のさらに他の実施の形態の模式図を
図３に示す。本実施の形態では、収差補正のために、パ
ワーを複数のレンズに分割することを考えたものであ
る。図３で１１は第１ＭＬＡ、１２は第２ＭＬＡ、２１
は集光レンズ１、２２は集光レンズ２、２５は集光レン
ズ３、３１は空間変調素子である。図３では集光レンズ
を３枚用い、集光レンズ１（２１）と集光レンズ２（２
２）との間に、負のパワーを持つ面を有する集光レンズ
３（２５）を入れたものである。先の図２の実施の形態
のように少ない面数で本発明を実現する場合には、光線
の折れ曲がる角度が強くなって、それにより、光学収差
が大きくなる傾向がある。図３の実施の形態では、これ
を修正するために、レンズを増やし光線の屈折面を増や
すことで、収差を補正もしくは減少することができる。
図３に示す。本実施の形態では、収差補正のために、パ
ワーを複数のレンズに分割することを考えたものであ
る。図３で１１は第１ＭＬＡ、１２は第２ＭＬＡ、２１
は集光レンズ１、２２は集光レンズ２、２５は集光レン
ズ３、３１は空間変調素子である。図３では集光レンズ
を３枚用い、集光レンズ１（２１）と集光レンズ２（２
２）との間に、負のパワーを持つ面を有する集光レンズ
３（２５）を入れたものである。先の図２の実施の形態
のように少ない面数で本発明を実現する場合には、光線
の折れ曲がる角度が強くなって、それにより、光学収差
が大きくなる傾向がある。図３の実施の形態では、これ
を修正するために、レンズを増やし光線の屈折面を増や
すことで、収差を補正もしくは減少することができる。
【００２３】以上のように、本発明によれば、光路長を
短くすることができる。これにより、機器、装置の縮小
化が可能である。機器、装置を小さくすることは、製造
費の減少、使用資材の減少につながる。さらに負のパワ
ーのレンズを用いることで、ペッツバール和を小さくす
ることができる。これは、像面歪曲収差を小さくするこ
とができるのと同義であり、より効率の高い集光が可能
となる。機器として、プロジェクタなどを構成する場
合、照明光学系の配置は、電気回路など、ほかの部品に
よって制限を受ける。ＭＬＡを用いた照明光学系で、照
明光学系を実際に配置する際に、その照明光路長を調節
できる可能性があると全体の配置を非常に楽に実現でき
る。本発明では、負のパワーのレンズを用いることで、
機器に照明光学系を組み込む場合に、最小体積で、効率
よく、配置することができる。
短くすることができる。これにより、機器、装置の縮小
化が可能である。機器、装置を小さくすることは、製造
費の減少、使用資材の減少につながる。さらに負のパワ
ーのレンズを用いることで、ペッツバール和を小さくす
ることができる。これは、像面歪曲収差を小さくするこ
とができるのと同義であり、より効率の高い集光が可能
となる。機器として、プロジェクタなどを構成する場
合、照明光学系の配置は、電気回路など、ほかの部品に
よって制限を受ける。ＭＬＡを用いた照明光学系で、照
明光学系を実際に配置する際に、その照明光路長を調節
できる可能性があると全体の配置を非常に楽に実現でき
る。本発明では、負のパワーのレンズを用いることで、
機器に照明光学系を組み込む場合に、最小体積で、効率
よく、配置することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、光源と、複数の集光レンズから構成され、光源
からの出射光を集光し複数の像を形成する第１のレンズ
アレイと、この第１のレンズアレイが形成する複数の像
の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成される第２
のレンズアレイと、第１のレンズアレイが形成し第２の
レンズアレイを透過した複数の像を相似形状に同一位置
に重ねあわせて集光する複数の集光レンズからなる集光
レンズ系とを具備する照明光学装置において、集光レン
ズ系を構成する複数の集光レンズのなかに入射した平行
光を発散するような負のパワーを持つ面を有する集光レ
ンズを少なくとも１つは具備することを特徴とする。こ
れにより、光路長を短くし、機器、装置を縮小すること
ができ、さらに使用資材の減少、製造費の減少を実現す
ることができる。
発明は、光源と、複数の集光レンズから構成され、光源
からの出射光を集光し複数の像を形成する第１のレンズ
アレイと、この第１のレンズアレイが形成する複数の像
の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成される第２
のレンズアレイと、第１のレンズアレイが形成し第２の
レンズアレイを透過した複数の像を相似形状に同一位置
に重ねあわせて集光する複数の集光レンズからなる集光
レンズ系とを具備する照明光学装置において、集光レン
ズ系を構成する複数の集光レンズのなかに入射した平行
光を発散するような負のパワーを持つ面を有する集光レ
ンズを少なくとも１つは具備することを特徴とする。こ
れにより、光路長を短くし、機器、装置を縮小すること
ができ、さらに使用資材の減少、製造費の減少を実現す
ることができる。
【００２５】本発明の請求項２の発明は、集光レンズの
負のパワーを持つ面は、集光レンズの平行光を集光する
正のパワーを持つ面の間に位置することを特徴とする。
これにより、光路長の短縮を実現することができ、像面
歪曲収差を小さくすることができる。
負のパワーを持つ面は、集光レンズの平行光を集光する
正のパワーを持つ面の間に位置することを特徴とする。
これにより、光路長の短縮を実現することができ、像面
歪曲収差を小さくすることができる。
【００２６】本発明の請求項３の発明は、集光レンズ系
を構成する複数の集光レンズのなかに一方の面が正のパ
ワーを持つ面で他方の面が負のパワーを持つ面である集
光レンズを少なくとも１つは具備することを特徴とす
る。これにより、少ないレンズ枚数で、光路長の短縮を
実現することができる。
を構成する複数の集光レンズのなかに一方の面が正のパ
ワーを持つ面で他方の面が負のパワーを持つ面である集
光レンズを少なくとも１つは具備することを特徴とす
る。これにより、少ないレンズ枚数で、光路長の短縮を
実現することができる。
【図１】本発明の照明光学装置の一実施の形態の模式
図。
図。
【図２】本発明の照明光学装置の他の実施の形態の模式
図。
図。
【図３】本発明の照明光学装置のさらに他の実施の形態
の模式図。
の模式図。
【図４】照明光学装置の従来例の模式図。
【図５】ＭＬＡ素子の概略図。
【図６】ＭＬＡを用いた照明光学系の従来例の模式図。
【図７】ＭＬＡを用いた照明光学系の従来例の模式図。
【図８】ＭＬＡと３つの空間変調素子を用いた照明光学
系の従来例の模式図。
系の従来例の模式図。
【図９】テレセントリック光学系でないところで色分解
を行う場合の問題の発生を示す説明図。
を行う場合の問題の発生を示す説明図。
【図１０】集光レンズ系のレンズと空間光変調素子間の
距離を長くした照明光学系の従来例の模式図。
距離を長くした照明光学系の従来例の模式図。
【図１１】テレセントリック光学系の説明図。
１…ランプ、２…開口絞り、３…レンズ、４…物体、５
…像、６…焦点、７…主光線、８…光軸、１１…第１Ｍ
ＬＡ、１２…第２ＭＬＡ、２１…集光レンズ１、２２、
２５…集光レンズ２、２３…集光レンズ３、２４…集光
レンズ４、３１…空間変調素子１、３２…空間変調素子
２、３３…空間変調素子３、４１…色分解ミラー１、４
２…色分解ミラー２、５１…反射ミラー１、５２…反射
ミラー２、５３…反射ミラー３、６１…色合成プリズ
ム、７１…投影レンズ、８１…リレーレンズ。
…像、６…焦点、７…主光線、８…光軸、１１…第１Ｍ
ＬＡ、１２…第２ＭＬＡ、２１…集光レンズ１、２２、
２５…集光レンズ２、２３…集光レンズ３、２４…集光
レンズ４、３１…空間変調素子１、３２…空間変調素子
２、３３…空間変調素子３、４１…色分解ミラー１、４
２…色分解ミラー２、５１…反射ミラー１、５２…反射
ミラー２、５３…反射ミラー３、６１…色合成プリズ
ム、７１…投影レンズ、８１…リレーレンズ。
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と、複数の集光レンズから構成され
前記光源からの出射光を集光し複数の像を形成する第１
のレンズアレイと、この第１のレンズアレイが形成する
複数の像の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成さ
れる第２のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイが
形成し前記第２のレンズアレイを透過した複数の像を相
似形状に同一位置に重ねあわせて集光する複数の集光レ
ンズからなる集光レンズ系とを具備する照明光学装置に
おいて、 前記集光レンズ系を構成する複数の集光レンズのなかに
入射した平行光を発散するような負のパワーを持つ面を
有する集光レンズを少なくとも１つは具備することを特
徴とする照明光学装置。 - 【請求項２】 前記集光レンズの負のパワーを持つ面
は、前記集光レンズの平行光を集光する正のパワーを持
つ面の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の
照明光学装置。 - 【請求項３】 前記集光レンズ系を構成する複数の集光
レンズのなかに一方の面が正のパワーを持つ面で他方の
面が負のパワーを持つ面である集光レンズを少なくとも
１つは具備することを特徴とする請求項１に記載の照明
光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10273124A JP2000098488A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 照明光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10273124A JP2000098488A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 照明光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000098488A true JP2000098488A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17523471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10273124A Pending JP2000098488A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 照明光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000098488A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003057589A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Canon Inc | 照明光学系および投射型画像表示装置 |
| US6863419B2 (en) | 2001-08-10 | 2005-03-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system, image display optical system, projection type image display apparatus, and image display system |
| JP2011248053A (ja) * | 2010-05-26 | 2011-12-08 | Nikon Corp | 照明光学系及びこの照明光学系を用いたプロジェクタ装置 |
| US11632526B2 (en) | 2020-09-17 | 2023-04-18 | Casio Computer Co., Ltd. | Light source apparatus including a microlens array, projector including a microlens array, microlens array, and light source control method for the light source apparatus including the microlens array |
-
1998
- 1998-09-28 JP JP10273124A patent/JP2000098488A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003057589A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Canon Inc | 照明光学系および投射型画像表示装置 |
| US6863419B2 (en) | 2001-08-10 | 2005-03-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system, image display optical system, projection type image display apparatus, and image display system |
| JP2011248053A (ja) * | 2010-05-26 | 2011-12-08 | Nikon Corp | 照明光学系及びこの照明光学系を用いたプロジェクタ装置 |
| US11632526B2 (en) | 2020-09-17 | 2023-04-18 | Casio Computer Co., Ltd. | Light source apparatus including a microlens array, projector including a microlens array, microlens array, and light source control method for the light source apparatus including the microlens array |
| US12015881B2 (en) | 2020-09-17 | 2024-06-18 | Casio Computer Co., Ltd. | Light source apparatus including a microlens array, projector including a microlens array, microlens array, and light source control method for the light source apparatus including the microlens array |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050404 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050714 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080228 |
|
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